提高产品电磁兼容性的工艺措施

朱李良

（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江　嘉兴　314033）

提高产品电磁兼容性的工艺措施

朱李良

（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033）

随着军用电子装备变得越来越复杂，装备的电磁兼容问题也变得越来越突出。因此，在开展总体方案的设计和论证时，研制单位均将设备的电磁兼容性问题作为共性设计的要求而对其开展分析和设计，希望通过这一系列的设计措施来保证装备的电磁兼容性。然而，在装备的研制过程中，设计措施的效果会受各个环节制造工艺的影响。结合多年的装备质量管理经验，通过实际的案例对制造工艺对装备的电磁兼容性的影响进行了探讨,并且提出了一些解决措施。

军用电子装备；电磁兼容；制造工艺

0　引言

随着科技的发展，越来越多的信息化技术被应用到了武器装备上，形成了各种军用电子装备。为了研制短小精悍的军用电子装备，甚至在非常狭小的空间内安装了侦察设备、发射设备、通信设备和计算机等大量的任务系统，外部则是各种天线林立，此外，运载平台 （例如：舰艇、飞机和车辆等）本身也应用了大量的先进的电子技术，因此，装备的电磁兼容性问题日益突出。并且电磁兼容问题一旦出现，轻则可能引起任务设备性能下降，重则导致设备无法同时工作。因此，电磁兼容性的设计越来越受到重视，各研制单位从论证阶段即开始对装备应用的电磁环境进行预计，并以此为依据开展相关的设计工作。然而，通过对设备电磁兼容性试验过程中出现的各类问题进行分析，发现目前电磁兼容设计工作中还存在以下2种情况：1）电磁兼容性的设计不够深入，存在只提出设计原则，不明确具体措施的现象；2）设计与制造 “两张皮”的现象较为严重，比如为了保证设备的电磁兼容性而采取的滤波、屏蔽和接地等设计措施，在制造过程中由于工艺细节方面处理不当而没有收到预想的效果。基于此，本文结合一些实际案例对制造工艺对装备的电磁兼容性的影响进行了探讨，并提出了相应的改进方法，以期对解决产品的电磁兼容问题有所帮助。

1　制造工艺影响设备的电磁兼容性的几个例子

1.1滤波设计因布线不合理而失效的情况

滤波措施是电磁兼容设计中常用的方法和有效的手段，滤波器的特点就是对通带内的传输能量衰减很小，而对通带外的传输能量则衰减很大，选用合适的滤波器可以把一些不需要的传输能量减小到使系统正常工作的电平上。例如：在供电电路上增加EMI滤波器可以大幅度地减小传导发射强度，对电路通过CE102和RE102这2个项目的试验有很大的帮助。

在工艺设计上，对电子、电气布线进行控制的原则是保证感受器尽可能地远离干扰源，妥善分隔输出与输入端口，以及分别铺设高电平电缆、脉冲电缆和低电平电缆等，以便使相互干扰减少到最小，如果违背了这个原则就有可能会出现问题，以EMI滤波器的安装为例，经常存在以下2种情况：1）外部电源通过电源连接器进入设备机箱后，连接器至滤波器之间的电缆过长，电流中的不干净信号在滤波之前已经对机箱内的其他电路造成了影响；2）为了机箱内的走线美观或者安装方便，在某些位置把输入线和输出端捆扎在一起，导致经过滤波的线路通过耦合被污染。某设备EMI滤波器部分装配图如图1所示。

从图1中可以明显地看到，电缆的装配严重地违背了工艺控制原则，导致电磁不兼容问题非常突出。该问题的改进方法有2种：1） EMI滤波器应尽量地安装在靠近电源入口的地方，缩短入口与滤波器之间的电缆的长度，避免未经过滤波的电源线在设备机箱内迂回；2）EMI滤波器的输入线和输出线分开捆扎并且保持一定的距离，必要时可对电缆采取屏蔽措施。

1.2屏蔽措施因安装工艺不当而受影响的情况

电磁兼容性设计中的屏蔽措施就是用电导率良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽，其作用主要有2点：1）限制内部辐射的电磁能量泄露；2）防止外来的辐射干扰进入系统内部。其原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用将屏蔽区域与其他区域分开。安装工艺对于屏蔽效果的影响主要体现在以下几个方面，例如：1）需要屏蔽的腔体屏蔽皮粘贴地不规范；2）机箱盖板底部的齿形簧片安装地不合理；3）电缆的屏蔽皮被过度剪裁或者接地不可靠等。电缆制作过程中屏蔽皮被剪去太多而影响屏蔽效果的情况如图2所示。

一个复杂的军用电子装备会安装相当多的射频电缆、控制电缆和电源电缆等，一旦出现问题，排查难度就会非常高，因此对装配工艺的控制就显得尤为重要。

以上情况还引出了另一个问题，即很多人认为在所有设备均满足电磁兼容性要求的情况下，组成系统后可不对系统进行相关的试验。然而，当设备之间的连接电缆出现问题时，系统的电磁兼容性是无法得到保证的，因此对系统的试验不应省去。

图2　电缆屏蔽皮安装不规范的情况

1.3接地设计中出现的装配工艺问题

接地措施是电磁兼容性设计中的一种重要的方法，可以有效地抑制干扰源，据统计，这种方法可以解决50%的电磁兼容问题，因此，所有的电磁兼容设计都强调有效接地的要求。

军用电子装备都有防水、防霉和防盐雾等要求，甚至会有防红外或者伪装的设计，因此会采取各种涂覆措施，很多的情况下，这些涂覆措施可能会对接地效果造成一定的影响，某设备因面板上的油松而造成接地不良的情况如图3所示。

图3　某设备面板上的油漆造成接地不良

图3中连接器和面板都涂了油漆，安装后设备出现了接地不良现象进而引起了电磁辐射超标的现象，在刮去接触面上的油漆，并采用了其他的防护措施后，设备的接地性能得到了明显的改善，试验效果良好。

为了保证其作战效能，军用电子装备必须具有较强的环境适应能力。为了实现这一目标，往往需要采取各种防护措施，但是这些防护措施有时又会影响到设备的其他性能，因此在开展工艺设计时应综合地考虑这些因素，同时也应具备可制造性。

3　改进措施的探讨

以上的3个例子说明了制造工艺的好坏可能会影响滤波、屏蔽和接地等电磁兼容性设计最普遍和常用的方法，因此对于制造过程中的一些细节处理不应忽视，建议采取以下几个措施。

3.1通过全面分析了解影响因素

从了解到的情况看，很多设计文件没有系统地开展工艺对电磁兼容性的影响分析，因此提出的工艺控制措施并不全面。笔者认为，可以考虑在 《电磁兼容性设计大纲》或者 《工艺设计大纲》的相关章节采用可靠性分析时常用的故障模式影响分析（FMEA：Failure Mode and Effects Analysis）或者故障树分析 （FTA：Fault Tree Analysis）的方法，对系统及其组成单元各个环节对电磁兼容性的影响进行分析，列出相关的表格或图形。这种方法可以把工艺对电磁兼容性的影响分析做到非常全面，以便有针对性地提出可以采取的预防改进措施。

3.2完善相关文件和图纸

在解决电磁兼容性问题的过程中，笔者发现在相关的设计文件中，都提出了为保证电磁兼容性而提出的相关工艺控制要求，但是从顶层设计文件到第二、三层次的设计文件中，关于相关的设计和控制要求的内容却在逐渐地减少，呈现出了倒金字塔形状，这就显得非常不合理了。电子装备的研制过程从论证、方案到工程研制是一个逐步细化的过程，因此电磁兼容方面的相关要求也应该随研制工作的逐步深入而越来越详细，越来越明确，直至装配人员能够在现场的图纸和工艺文件上看到具有可操作性的工艺控制要求，才能保证所有的工艺设计和控制要求最终都能够落实到具体的加工和装配过程中。

3.3加强对装配人员的教育和培训

影响军用电子装备研制或者产品质量的因素中，人的因素占例非常高，因此，对装配人员开展质量教育，强调工艺纪律这个老生常谈的要求还是必不可少的，在实际工作中，笔者也经常遇到操作人员不按照工艺文件的规定进行操作的情况。

4　结束语

电磁兼容性问题存在于电子设备的各个环节，因此，除了必须在产品的电路方案、结构方案和工艺方案上提出原则性的设计和控制要求以外，还必须在装配图纸、工艺卡片等面向操作人员的底层文件上明确可操作的具体措施，同时加强对操作人员的教育和培训，这样才能对解决军用电子装备的电磁兼容性问题起到积极的作用。

[1]中国电子技术标准化研究所.军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求：GJB 151A-97[S].北京：国防科学技术工业委员会，1997.

[2]中国电子技术标准化研究所.军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量：GJB 152A-97[S].北京：国防科学技术工业委员会，1997.

[3]王守三.电磁兼容测试的技术和技巧 [M].北京：机械工业出版社，2009.

[4]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计理论与实践 [M].北京：电子工业出版社，2010.

[5]周旭.电磁兼容基础及工程应用 [M].北京：中国电力出版社，2010.

The Process Measures of Improving Electronic Compatibility of Products

ZHU Li-liang
（The 36th Research Institute of CETC，Jiaxing 314033，China）

As the military electronic equipments become more and more complex，the electromagnetic compatibility of the equipments becomes more and more outstanding.Therefore，in carrying out the design and demonstration of overall programs，the development unit will analysis and design the electromagnetic compatibility issues as the requirement of common design and hope to ensure the electromagnetic compatibility of equipment through a series of design measures.However，in the process of equipment development，the effect of the design measures will be affected by the manufacturing process of each link.So，combining with years of experience in the quality management of equipment，the effect of manufacturing process on electromagnetic compatibility of equipment is discussed through some actual cases，and some solutions are put forward.

military electronic equipment；electromagnetic compability；manufacturing process

TN 03

A

1672-5468（2016）04-0001-04

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.04.001

2016-03-20

2016-07-08

朱李良 （1979-），男，浙江桐乡人，中国电子科技集团公司第三十六研究所工程师，从事军用电子产品质量与可靠性的管理工作。